CN217719638U - 一种Micro LED芯片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种Micro LED芯片，通过在衬底的第一表面依次沉积缓冲层、第一型导电层、有源区、第二型导电层、反射结构、保护层、第一电极、第二电极和非导电DBR反射结构，并将所述非导电DBR反射结构设置于所述第一电极和所述第二电极之间，且所述非导电DBR反射结构的厚度不小于所述第一电极或所述第二电极的厚度；其中，所述第一导电通道贯穿所述保护层、所述反射结构、所述第二型导电层和所述有源区与所述第一型导电层形成电连接；所述第二导电通道贯穿所述保护层和所述反射结构与所述第二型导电层形成电连接。应用本实用新型提供的技术方案，可有效避免芯片制作过程中的发光面积的损耗，有效提高MicroLED芯片的发光效率。

Description

一种Micro LED芯片

技术领域

本实用新型涉及半导体制作技术领域，尤其是涉及一种Micro LED芯片。

背景技术

微发光二极体显示器(Micro LED Display)为新一代的显示技术，结构是微型化LED阵列，也就是将LED结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化，使其体积约为目前主流LED大小的1％，每一个像素都能定址、单独驱动发光，将像素点的距离由原本的毫米级降到微米级。承继了LED的特性，Micro LED优点包括低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等，其功率消耗量约为LCD的10％、OLED的50％。而与同样是自发光显示的OLED相较之下，亮度比其高30倍，且分辨率可达1500PPI(像素密度)，相当于Apple Watch采用OLED面板达到300PPI的5倍之多，此外，具有较佳的材料稳定性与无影像烙印的优势。

目前，Micro LED的技术发展方向主要有三种：1、Chip bonding(芯片级焊接)：将LED直接进行切割成微米等级的Micro LED chip(含磊晶薄膜和基板)，利用SMT技术或COB技术，将微米等级的Micro LED chip一颗一颗键接于显示基板上。2、Waferbonding(外延级焊接)：在LED的磊晶薄膜层上用感应耦合等离子离子蚀刻(ICP)，直接形成微米等级的Micro LED磊晶薄膜结构，此结构之固定间距即为显示画素所需的间距，再将LED晶圆(含磊晶层和基板)直接键接于驱动电路基板上，最后使用物理或化学机制剥离基板，仅剩4～5μm的Micro LED磊晶薄膜结构于驱动电路基板上形成显示画素。3、Thin filmtransfer(薄膜转移)：使用物理或化学机制剥离LED基板，以一暂时基板承载LED磊晶薄膜层，再利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro LED磊晶薄膜结构；或者，先利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro LED磊晶薄膜结构，再使用物理或化学机制剥离LED基板，以一暂时基板承载LED磊晶薄膜结构，最后，根据驱动电路基板上所需的显示画素点间距，利用具有选择性的转移治具，将Micro LED磊晶薄膜结构进行批量转移，键接于驱动电路基板上形成显示画素。

现有技术中，在采用上述的Waferbonding技术时，由于最后剥离基板，因此会在剥离掉基板前制作同侧电极，采用下面的两个同侧电极键接于驱动电路。但是，由于MicroLED的芯片面积小，芯片数量多，每个单元的芯片都需要做同侧电极，导致整个Micro LED算起来发光区的损失严重，因此电光效率明显下降。并且由于目前主流的穿戴设备或手机等的显示屏幕要求功耗小，所以降低发光效率会导致地升高功耗。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种Micro LED芯片，可有效避免芯片制作过程中的发光面积的损耗，有效提高Micro LED芯片的发光效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种Micro LED芯片，所述Micro LED芯片包括：

衬底，所述衬底具有第一表面；

设置在所述第一表面的外延发光结构，所述外延发光结构包括在所述第一表面依次沉积的缓冲层、第一型导电层、有源区和第二型导电层；

设置在所述第二型导电层背离所述有源区一侧表面的反射结构；

设置在所述反射结构背离所述第二型导电层一侧表面的保护层；

设置在所述保护层背离所述反射结构一侧表面的第一电极、第二电极和非导电DBR反射结构，所述非导电DBR反射结构位于所述第一电极和所述第二电极之间，且所述非导电DBR反射结构的厚度不小于所述第一电极或所述第二电极的厚度；

其中，所述保护层具有第一导电通道和第二导电通道，所述第一导电通道贯穿所述保护层、所述反射结构、所述第二型导电层和所述有源区，所述第一电极通过所述第一导电通道与所述第一型导电层形成电连接；所述第二导电通道贯穿所述保护层和所述反射结构，所述第二电极通过所述第二导电通道与所述第二型导电层形成电连接。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，所述反射结构的纵横比小于3：1。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，所述反射结构的长度小于100um，宽度小于90um。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，所述反射结构的材料为金属反射材料、或非金属DBR反射材料、或所述金属反射材料与所述非金属DBR反射材料的复合材料。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，所述金属反射材料为Au、Ag、Al、Pt和Cu中的任意一种或多种组合。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，所述非金属DBR反射材料为由。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，所述外延发光结构至少包括第一型导电层、有源区和第二型导电层；

所述有源区的材料为AlGaInN、AlGaInP或AlGaInAsP。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，至少包括两个电极，且所述两个电极均设置在所述外延发光结构的同一侧，所述两个电极的面积不小于所述Micro LED芯片面积的50％。

优选的，在上述的Micro LED芯片中，还包括：

设置在所述第二型导电层与所述反射结构之间的透明导电层；

设置在所述第一导电通道内侧壁上的绝缘层。

通过上述描述可知，在本实用新型技术方案提供的Micro LED芯片中，将第一电极和第二电极设置在外延发光结构的同一侧，并分别与对应导电层形成电连接，可有效避免芯片制作过程中的发光面积的损耗，有效提高Micro LED芯片的发光效率，还可以使MicroLED芯片的尺寸进一步缩小，进而能进一步提升微型发光二极管器件的集成度，提高显示分辨率。

同时，将非导电DBR反射结构设置于第一电极和所述第二电极之间，并且所述非导电DBR反射结构的厚度不小于所述第一电极或所述第二电极的厚度，可有效避免Micro LED芯片由于芯片尺寸小而引起两个电极距离过近，导致键合焊接于TFT等电路板时候焊接材料容易外溢引起电极短路的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种Micro LED芯片的结构示意图；

图2-图10为本实用新型实施例提供的一种Micro LED芯片的制作方法工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种Micro LED芯片的结构示意图，如图1所示，所述Micro LED芯片包括：

衬底10，所述衬底10具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底10可以为蓝宝石衬底或硅衬底。

设置在所述第一表面的外延发光结构11，所述外延发光结构11包括在所述第一表面依次沉积的缓冲层111、第一型导电层112、有源区113和第二型导电层114；所述有源区113的材料可以为AlGaInN、AlGaInP、AlGaInAsP或其他三五族化合物。

设置在所述第二型导电层114背离所述有源区113一侧表面的反射结构12；所述反射结构12的材料可以为金属反射材料、或非金属DBR反射材料、或所述金属反射材料与所述非金属DBR反射材料的复合材料。所述金属反射材料可以为Au、Ag、Al、Pt和Cu中的任意一种或多种组合。所述非金属DBR反射材料可以为由等。

设置在所述反射结构12背离所述第二型导电层114一侧表面的保护层13；

设置在所述保护层13背离所述反射结构12一侧表面的第一电极16、第二电极17和非导电DBR反射结构18，所述非导电DBR反射结构18位于所述第一电极16和所述第二电极17的两侧以及所述第一电极16和所述第二电极17之间，且所述非导电DBR反射结构18的厚度不小于所述第一电极16或所述第二电极17的厚度；

其中，所述保护层13具有第一导电通道14和第二导电通道15，所述第一导电通道14贯穿所述保护层13、所述反射结构12、所述第二型导电层114和所述有源区113，所述第一电极16通过所述第一导电通道14与所述第一型导电层112形成电连接；所述第二导电通道15贯穿所述保护层13和所述反射结构12，所述第二电极17通过所述第二导电通道15与所述第二型导电层114形成电连接。

基于图1所示Micro LED芯片，还包括：

设置在所述第二型导电层114与所述反射结构12之间的透明导电层19；

以及，设置在所述第一导电通道14内侧壁上的绝缘层141。

本实用新型实施例中，所述外延发光结构11至少包括第一型导电层112、有源区113和第二型导电层114；所述第一型导电层112可以为N型导电层，所述第二型导电层114为P型导电层，或所述第一型导电层112可以为P型导电层，所述第二型导电层114为N型导电层。

本实用新型实施例中，所述反射结构12的纵横比小于3：1。所述反射结构12的长度小于100um，宽度小于90um。

本实用新型实施例中，所述Micro LED芯片至少包括两个电极，且所述两个电极均设置在所述外延发光结构11的同一侧，且所述两个电极的面积不小于所述Micro LED芯片面积的50％。

本实用新型实施例中，所述Micro LED芯片的操作电压设置区间在1.5V-3.8V之间；且工作电流设置区间1mA至20mA之间。

通过上述描述可知，在本实用新型技术方案提供的Micro LED芯片中，将第一电极和第二电极设置在外延发光结构的同一侧，并分别与对应导电层形成电连接，可有效避免芯片制作过程中的发光面积的损耗，有效提高Micro LED芯片的发光效率，还可以使MicroLED芯片的尺寸进一步缩小，进而能进一步提升微型发光二极管器件的集成度，提高显示分辨率。

同时，将非导电DBR反射结构设置于第一电极和所述第二电极之间，并且所述非导电DBR反射结构的厚度不小于所述第一电极或所述第二电极的厚度，可有效避免Micro LED芯片由于芯片尺寸小而引起两个电极距离过近，导致键合焊接于TFT等电路板时候焊接材料容易外溢引起电极短路的问题。

基于上述实施例，本实用新型另一实施例还提供一种Micro LED芯片的制作方法，如图2-图10所示，图2-图10为本实用新型实施例提供的一种Micro LED芯片的制作方法工艺流程图，所述制作方法包括：

步骤S11：如图2所示，提供一衬底10，所述衬底10具有第一表面；所述衬底10可以为蓝宝石衬底或硅衬底；

步骤S12：如图3-图6所示，在所述第一表面形成外延发光结构11，所述外延发光结构11包括在所述第一表面依次沉积的缓冲层111、第一型导电层112、有源区113和第二型导电层114；

其中，所述外延发光结构11的形成方法包括：

首先，如图3所示，在所述衬底10的第一表面形成缓冲层111；

然后，如图4所示，在所述缓冲层111背离所述衬底10的一侧表面形成第一型导电层112；

再然后，如图5所示，在所述第一型导电层112背离所述缓冲层111的一侧表面形成有源区113，所述有源区113的材料可以为AlGaInN、AlGaInP、AlGaInAsP或其他三五族化合物；

最后，如图6所示，在所述有源区113背离所述第一型导电层112的一侧表面形成第二型导电层114。

需要说明的是，所述外延发光结构11至少包括第一型导电层112、有源区113和第二型导电层114；所述第一型导电层112可以为N型导电层，所述第二型导电层114为P型导电层，或所述第一型导电层112可以为P型导电层，所述第二型导电层114为N型导电层。

步骤S13：如图7所示，在所述第二型导电层114背离所述有源区113的一侧表面形成透明导电层19；

步骤S14：如图8所示，在所述透明导电层19背离所述第二型导电层114的一侧表面形成反射结构12；

其中，所述反射结构12的纵横比小于3：1。所述反射结构12的长度小于100um，宽度小于90um。

所述反射结构12的材料可以为金属反射材料、或非金属DBR反射材料、或所述金属反射材料与所述非金属DBR反射材料的复合材料。所述金属反射材料可以为Au、Ag、Al、Pt和Cu中的任意一种或多种组合。所述非金属DBR反射材料可以为由等。

步骤S15：如图9所示，在所述反射结构12背离所述透明导电层19的一侧表面形成保护层115；

步骤S16：如图10所示，在所述保护层13、所述反射结构12、所述透明导电层19、所述第二型导电层114和所述有源区113上通过光刻技术形成第一导电通道14，并在所述第一导电通道14的内侧壁上形成绝缘层141；在所述保护层13上通过光刻技术形成第二导电通道15；

步骤S17：如图1所示，在所述保护层115背离所述反射结构12的一侧表面形成第一电极16、第二电极17和非导电DBR反射结构18所述第一电极16填充所述第一导电通道14，所述第二电极17填充所述第二导电通道15；

所述非导电DBR反射结构18位于所述第一电极16和所述第二电极17的两侧以及所述第一电极16和所述第二电极17之间，且所述非导电DBR反射结构18的厚度不小于所述第一电极16或所述第二电极17的厚度。

其中，所述第一导电通道14贯穿所述保护层13、所述反射结构12、所述透明导电层19、所述第二型导电层114和所述有源区113，所述第一电极16通过所述第一导电通道14与所述第一型导电层112形成电连接；所述第二导电通道15贯穿所述保护层13、所述反射结构12和所述透明导电层19，所述第二电极17通过所述第二导电通道15与所述第二型导电层114形成电连接。

本实用新型实施例中，所述Micro LED芯片至少包括两个电极，且所述两个电极均设置在所述外延发光结构11的同一侧，且所述两个电极的面积不小于所述Micro LED芯片面积的50％。

本实用新型实施例中，所述Micro LED芯片的操作电压设置区间在1.5V-3.8V之间；且工作电流设置区间1mA至20mA之间。

通过上述描述可知，在本实用新型技术方案提供的Micro LED芯片的制作方法中，将第一电极和第二电极设置在外延发光结构的同一侧，并分别与对应导电层形成电连接，可有效避免芯片制作过程中的发光面积的损耗，有效提高Micro LED芯片的发光效率，还可以使Micro LED芯片的尺寸进一步缩小，进而能进一步提升微型发光二极管器件的集成度，提高显示分辨率。

同时，将非导电DBR反射结构设置于第一电极和所述第二电极之间，并且所述非导电DBR反射结构的厚度不小于所述第一电极或所述第二电极的厚度，可有效避免Micro LED芯片由于芯片尺寸小而引起两个电极距离过近，导致键合焊接于TFT等电路板时候焊接材料容易外溢引起电极短路的问题。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种Micro LED芯片，其特征在于，所述Micro LED芯片包括：

衬底，所述衬底具有第一表面；

设置在所述第一表面的外延发光结构，所述外延发光结构包括在所述第一表面依次沉积的缓冲层、第一型导电层、有源区和第二型导电层；

设置在所述第二型导电层背离所述有源区一侧表面的反射结构；

设置在所述反射结构背离所述第二型导电层一侧表面的保护层；

设置在所述保护层背离所述反射结构一侧表面的第一电极、第二电极和非导电DBR反射结构，所述非导电DBR反射结构位于所述第一电极和所述第二电极之间，且所述非导电DBR反射结构的厚度不小于所述第一电极或所述第二电极的厚度；

其中，所述保护层具有第一导电通道和第二导电通道，所述第一导电通道贯穿所述保护层、所述反射结构、所述第二型导电层和所述有源区，所述第一电极通过所述第一导电通道与所述第一型导电层形成电连接；所述第二导电通道贯穿所述保护层和所述反射结构，所述第二电极通过所述第二导电通道与所述第二型导电层形成电连接。

2.根据权利要求1所述的Micro LED芯片，其特征在于，所述反射结构的纵横比小于3：1。

3.根据权利要求2所述的Micro LED芯片，其特征在于，所述反射结构的长度小于100um，宽度小于90um。

4.根据权利要求3所述的Micro LED芯片，其特征在于，所述反射结构的材料为金属反射材料、或非金属DBR反射材料、或所述金属反射材料与所述非金属DBR反射材料的复合材料。

5.根据权利要求4所述的Micro LED芯片，其特征在于，所述金属反射材料为Au、Ag、Al、Pt和Cu中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的Micro LED芯片，其特征在于，所述外延发光结构至少包括第一型导电层、有源区和第二型导电层；

所述有源区的材料为AlGaInN、AlGaInP或AlGaInAsP。

7.根据权利要求1所述的Micro LED芯片，其特征在于，至少包括两个电极，且所述两个电极均设置在所述外延发光结构的同一侧，所述两个电极的面积不小于所述Micro LED芯片面积的50％。

8.根据权利要求1所述的Micro LED芯片，其特征在于，还包括：

设置在所述第二型导电层与所述反射结构之间的透明导电层；

设置在所述第一导电通道内侧壁上的绝缘层。

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